Ключевая разница - насыщенный кислородом и деоксигенированный гемоглобин
Гемоглобин - это белок, содержащийся в красных кровяных тельцах, которые переносят кислород от легких к тканям и органам тела и углекислый газ от тканей и органов тела к легким. Различают два состояния гемоглобина: насыщенный кислородом и деоксигенированный гемоглобин. Ключевое различие между оксигенированным и дезоксигенированным гемоглобином заключается в том, что оксигенированный гемоглобин представляет собой состояние гемоглобина, связанного с четырьмя молекулами кислорода, в то время как деоксигенированный гемоглобин представляет собой несвязанное состояние гемоглобина с кислородом. Оксигенированный гемоглобин имеет ярко-красный цвет, тогда как дезоксигенированный гемоглобин темно-красный.
Что такое гемоглобин?
Гемоглобин (Hb) представляет собой сложную белковую молекулу, присутствующую в эритроцитах, которая придает эритроцитам типичную форму (круглую с узким центром). Основные функции гемоглобина включают транспорт кислорода от легких к тканям организма, обмен его на углекислый газ и перенос углекислого газа из тканей организма в легкие и обратный обмен с кислородом. Молекула гемоглобина содержит четыре полипептидные цепи (субъединицы белка) и четыре группы гема, как показано на рисунке 01. Четыре полипептидные цепи представляют собой две цепи альфа-глобулина и две цепи бета-глобулина. Гем является важным порфириновым соединением в молекуле гемоглобина, в которую встроен центральный атом железа. Каждая полипептидная цепь молекулы гемоглобина содержит гемовую группу и атом железа. Атом железа жизненно важен для транспортировки кислорода и углекислого газа в крови и является основным источником красного цвета эритроцитов. Гемоглобин также называют металлопротеином из-за включения в него атомов железа.
Снабжение тканей и органов кислородом жизненно необходимо. Клетки получают энергию за счет аэробного дыхания (окислительного фосфорилирования), используя кислород в качестве акцептора электронов. Производство энергии необходимо для оптимального клеточного метаболизма и функций. Снабжение кислородом облегчается белками гемоглобина. Поэтому гемоглобин также известен как белок, переносящий кислород в крови.
Низкий уровень гемоглобина в крови называется анемией. Состояние анемии может вызвать несколько заболеваний. Существуют разные причины низкой концентрации гемоглобина в крови. Дефицит железа является основной причиной, в то время как чрезмерная диета, нездоровый образ жизни, некоторые заболевания и рак также являются причинами того же..
Молекула гемоглобина имеет четыре центра связывания кислорода, связанных с четырьмя атомами Fe+2. Одна молекула гемоглобина может нести максимум четыре молекулы кислорода. Следовательно, гемоглобин может быть насыщенным или ненасыщенным кислородом. Насыщение кислородом - это процент мест связывания кислорода гемоглобина, занятых кислородом. Другими словами, он измеряет долю гемоглобина, насыщенного кислородом, по отношению к общему гемоглобину. Эти два состояния гемоглобина известны как насыщенный кислородом и деоксигенированный гемоглобин.
Рисунок 1: Структура гемоглобина
Что такое кислородсодержащий гемоглобин?
Когда молекулы гемоглобина связаны и насыщены молекулами кислорода, соединение гемоглобина с кислородом известно как оксигенированный гемоглобин (оксигемоглобин). Оксигенированный гемоглобин образуется при физиологическом дыхании (вентиляции), когда молекулы кислорода связываются с гемовыми группами гемоглобина в эритроцитах. Производство насыщенного кислородом гемоглобина в основном происходит в легочных капиллярах вблизи альвеол легких, где происходит газообмен (вдох и выдох). Сродство связывания кислорода с гемоглобином сильно зависит от рН. Когда рН высокий, существует высокое сродство связывания кислорода с гемоглобином, но оно снижается по мере снижения рН. Обычно в легких высокий рН, а в мышцах низкий рН. Таким образом, эта разница в условиях pH полезна для присоединения, транспортировки и высвобождения кислорода. Поскольку рядом с легкими существует высокое сродство связывания, кислород связывается с гемоглобином и образует оксигемоглобин. Когда оксигемоглобин достигает мышц из-за низкого рН, он растворяется и высвобождает кислород в клетки. Нормальным считается уровень кислорода в крови человека в пределах 95 – 100 %. Насыщенная кислородом кровь имеет ярко-красный (малиновый) цвет. Когда гемоглобин находится в насыщенной кислородом форме, это также известно как состояние R (расслабленное состояние) гемоглобина.
Рисунок 2: Насыщенный кислородом гемоглобин
Что такое деоксигенированный гемоглобин?
Дезоксигенированный гемоглобин – это форма гемоглобина, которая не связана с кислородом. Деоксигенированному гемоглобину не хватает кислорода. Отсюда это состояние называется Т-состоянием (напряженным состоянием) гемоглобина. Дезоксигенированный гемоглобин можно наблюдать, когда оксигенированный гемоглобин высвобождает кислород и обменивается с углекислым газом вблизи плазматической мембраны мышечных клеток, где существует среда с низким pH. Когда гемоглобин имеет низкое сродство к связыванию кислорода, он доставляет кислород и превращается в деоксигенированный гемоглобин.
Рисунок 3: Оксигенированная и деоксигенированная кровь через тело
В чем разница между оксигенированным и деоксигенированным гемоглобином?
Оксигенированный и дезоксигенированный гемоглобин |
|
| Оксигенированный гемоглобин представляет собой комбинацию гемоглобина и кислорода. | Несвязанная форма гемоглобина с кислородом известна как деоксигенированный гемоглобин. |
| Состояние молекулы кислорода | |
| Молекулы кислорода связаны с молекулой гемоглобина. | Молекулы кислорода не связаны с молекулой гемоглобина. |
| Цвет | |
| Оксигенированный гемоглобин ярко-красного цвета. | Дезоксигенированный гемоглобин темно-красного цвета. |
| Состояние гемоглобина | |
| Это известно как R-состояние гемоглобина. | Это известно как T (напряженное) состояние гемоглобина. |
| Формирование | |
| Оксигенированный гемоглобин образуется при связывании молекул кислорода с гемовыми группами гемоглобина в эритроцитах при физиологическом дыхании. | Деоксигенированный гемоглобин образуется, когда кислород высвобождается из оксигенированного гемоглобина и обменивается на углекислый газ вблизи плазматической мембраны мышечных клеток. |
Резюме – Оксигенированный и деоксигенированный гемоглобин
Гемоглобин – жизненно важный белок, содержащийся в красных кровяных тельцах, который способен переносить кислород от легких к тканям организма и доставлять углекислый газ из тканей организма в легкие. Различают два состояния гемоглобина, обусловленные связыванием кислорода. Это оксигенированный гемоглобин и деоксигенированный гемоглобин. Оксигенированный гемоглобин образуется, когда молекулы кислорода присоединяются к атомам Fe. Дезоксигенированный гемоглобин образуется, когда молекулы кислорода высвобождаются из молекулы гемоглобина. В этом ключевое различие между оксигенированным и деоксигенированным гемоглобином. Присоединение и выделение кислорода в основном зависят от pH и парциального давления кислорода.
